JP7380321B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本開示は、貯湯式給湯機に関する。

下記特許文献１に開示された貯湯式給湯機では、貯湯タンクに取り付けられた温度サーミスタを覆う連通断熱材に取出部を設けている。連通断熱材は、スチロール、ガラスウール等を材質とする。取出部には、連通断熱材と同じ材質の断熱材が単数または複数詰め込まれる。メンテナンス時には、取出部から温度サーミスタを取り出して交換等の作業を行う。

特開２００７－１８３０５２号公報

上述した従来の貯湯式給湯機における連通断熱材を形成するスチロール、ガラスウール等は、発泡ポリウレタンに比べて、熱伝導率が高い。このため、貯湯タンクの保温性能を高めにくい。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクの保温性能を高めることに有利になる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本開示に係る貯湯式給湯機は、貯湯タンクと、貯湯タンクを覆う発泡ポリウレタン製の成形断熱材と、成形断熱材よりも硬度が低く弾性変形可能な材料で作られた蓋断熱材と、を備え、一つの成形断熱材は、貫通穴を有し、蓋断熱材は、貫通穴を塞ぐように貫通穴に圧入状態で取り付け可能な形状を有し、蓋断熱材は、円形であり、蓋断熱材を貫通穴から取り外し可能であるものである。

本開示によれば、貯湯タンクの保温性能を高めることに有利になる貯湯式給湯機を提供することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯機を示す断面側面図である。 実施の形態１による貯湯式給湯機が備える貯湯タンク、胴部断熱材、及び蓋断熱材を示す部分的な分解斜視図である。 実施の形態１による貯湯式給湯機が備える貯湯タンクに、胴部断熱材及び蓋断熱材を取り付ける前の状態を示す部分的な側面図である。 蓋断熱材の斜視図である。 実施の形態２による貯湯式給湯機が備える貯湯タンク、胴部断熱材、及び蓋断熱材を示す分解斜視図である。 実施の形態３による貯湯式給湯機が備える貯湯タンク、胴部断熱材、及び蓋断熱材を示す部分的な断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯機１００を示す断面側面図である。なお、図１を含む各図においては、貯湯式給湯機１００が備える配管、ポンプ、バルブ、熱交換器、制御基板、その他の機能部品の図示を省略する。

図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯機１００は、貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０の上部を覆う上部断熱材２１と、貯湯タンク１０の下部を覆う下部断熱材２２と、貯湯タンク１０の胴部すなわち貯湯タンク１０の側面を覆う胴部断熱材２４とを備える。本実施の形態における貯湯タンク１０は、円筒状の外形を有する。貯湯式給湯機１００が据え付けられると、貯湯タンク１０の中心軸は鉛直線に平行になる。

貯湯タンク１０の胴部の表面に、複数の残湯サーミスタ５０が、互いに異なる高さの位置に取り付けられている。残湯サーミスタ５０は、貯湯タンク１０内の湯水の温度を検出する温度センサに相当する。

胴部断熱材２４は、発泡ポリウレタン製の成形断熱材である。発泡ポリウレタンは、発泡ポリスチレンあるいはガラスウールと比べて熱伝導率が低く、より優れた断熱性能を有する。本実施の形態であれば、発泡ポリウレタン製の胴部断熱材２４を備えたことで、貯湯タンク１０の保温性能を高めることに有利になる。胴部断熱材２４を形成する発泡ポリウレタンは、一般に硬質ウレタンフォームと呼ばれるものでもよい。

本実施の形態の貯湯式給湯機１００は、貯湯タンク１０と胴部断熱材２４との間に配置された真空断熱材２３をさらに備える。胴部断熱材２４は、真空断熱材２３の外側から貯湯タンク１０を覆っている。本実施の形態であれば、熱伝導率の極めて低い真空断熱材２３を設けたことで、貯湯タンク１０の保温性能を高める上でより有利になる。ただし、本開示の貯湯式給湯機は、真空断熱材２３を備えないものでもよい。

貯湯タンク１０は、上述した断熱材に覆われた状態で、金属製の外郭ケース３０内に収納されている。底面板３１は、外郭ケース３０の底部を形成する。貯湯タンク１０に固定された複数の内部脚４０により、底面板３１の上で貯湯タンク１０が支持されている。底面板３１の下に設けられた複数の据付脚４１により、土台または床面に対して貯湯式給湯機１００が固定される。

図２は、実施の形態１による貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１０、胴部断熱材２４、及び蓋断熱材２５を示す部分的な分解斜視図である。図２に示すように、胴部断熱材２４は、貫通穴２４ａを有する。貫通穴２４ａは、胴部断熱材２４の外壁面から内壁面まで貫通している。蓋断熱材２５は、胴部断熱材２４よりも硬度が低く弾性変形可能な材料で作られている。この「硬度」とは、例えば、ヤング率あるいは圧縮弾性率の値によって比較できる。ヤング率あるいは圧縮弾性率の値が大きいほど、硬度が高い。

蓋断熱材２５は、貫通穴２４ａを塞ぐように貫通穴２４ａに圧入状態で取り付け可能な形状を有する。蓋断熱材２５の外周の形状は、貫通穴２４ａの内周の形状に対応している。圧入する前の蓋断熱材２５の外周は、貫通穴２４ａの内周に比べて、やや大きい。なお、図２では、蓋断熱材２５の大きさが、貫通穴２４ａの大きさに比べて、誇張して拡大されている。後述する図３及び図５においても同様である。

複数の機種の貯湯式給湯機１００を生産する際に、使用する胴部断熱材２４の共通化を図るため、貫通穴２４ａが必要ない箇所に空いている胴部断熱材２４が用られる場合がある。例えば、他の機種において貯湯タンク１０に接続される水配管を通すための貫通穴２４ａが形成された胴部断熱材２４を、当該水配管を有しない機種に流用するような場合である。そのような場合に、不必要な貫通穴２４ａに蓋断熱材２５を取り付けて塞ぐことで、当該貫通穴２４ａからの熱漏洩を防止することができる。

蓋断熱材２５が貫通穴２４ａに圧入されると、蓋断熱材２５の外周が圧縮されて弾性変形する。弾性変形した蓋断熱材２５の復元力によって蓋断熱材２５の外周が貫通穴２４ａの内周に押し付けられる。その結果、蓋断熱材２５の外周と貫通穴２４ａの内周との間の摩擦力によって、蓋断熱材２５が貫通穴２４ａに確実に保持される。

胴部断熱材２４を形成する発泡ポリウレタンは、硬度が比較的高く、変形しにくい。仮に、蓋断熱材２５の硬度が胴部断熱材２４の硬度に等しいと、貫通穴２４ａに蓋断熱材２５を圧入するときに蓋断熱材２５が変形しにくいので、蓋断熱材２５を適正な位置に取り付けにくい。蓋断熱材２５が適正な位置に配置されないと、蓋断熱材２５の外周と貫通穴２４ａの内周との間に隙間が生じ、熱漏洩が発生する可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、胴部断熱材２４よりも硬度が低い材料で蓋断熱材２５が作られているので、貫通穴２４ａに蓋断熱材２５を圧入するときに蓋断熱材２５が容易に弾性変形する。このため、圧入作業が容易であり、蓋断熱材２５を適正な位置に確実に取り付けることができる。それゆえ、蓋断熱材２５の外周と貫通穴２４ａの内周との間に隙間が生じることを防止でき、熱漏洩を確実に抑制できる。蓋断熱材２５の復元力により、蓋断熱材２５の外周が貫通穴２４ａの内周を押し広げるような力が作用する。そのような状態で経年しても、胴部断熱材２４の硬度が蓋断熱材２５の硬度よりも高いので、貫通穴２４ａは広がりにくい。このため、経年変化によって貫通穴２４ａが広がることが確実に防止されるので、蓋断熱材２５の外周と貫通穴２４ａの内周との間に隙間が生じたり、蓋断熱材２５が脱落したりすることを確実に防止できる。

蓋断熱材２５は、発泡ポリスチレンで作られていてもよい。発泡ポリスチレンは、弾性変形しやすく、断熱性能にも優れるので、蓋断熱材２５の材料に適している。なお、本実施の形態において、貯湯式給湯機１００は、貯湯タンク１０の胴部の約半周を覆う胴部断熱材２４を二つ備える。その二つの胴部断熱材２４によって貯湯タンク１０の胴部の全周が覆われる。二つの胴部断熱材２４のうちの少なくとも一方に貫通穴２４ａが設けられていればよい。

図３は、実施の形態１による貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１０に、胴部断熱材２４及び蓋断熱材２５を取り付ける前の状態を示す部分的な側面図である。図３に示すように、貯湯タンク１０の胴部を覆う真空断熱材２３を、その上からさらに覆うように胴部断熱材２４が取り付けられる。前述したように、貫通穴２４ａは、蓋断熱材２５によって塞がれる。蓋断熱材２５を貫通穴２４ａに取り付けていない状態では、真空断熱材２３を貫通穴２４ａから視認可能となる。真空断熱材２３が傷ついて外皮に穴が開くと、真空に保たれていた真空断熱材２３の内部に空気が流入して真空断熱材２３が膨らむ。そのような破損状態になると真空断熱材２３の断熱性能が大きく低下する。真空断熱材２３が破損すると真空断熱材２３の全体が膨らむので、貫通穴２４ａから真空断熱材２３の一部を目視すれば破損の有無を確認できる。本実施の形態であれば、組立工程において、胴部断熱材２４を取り付ける工程から、外郭ケース３０を取り付ける工程までの間に、真空断熱材２３が傷つくことによる断熱性能低下の有無を貫通穴２４ａから目視で確認できる。また、蓋断熱材２５を取り付けた後も、蓋断熱材２５を取り外すことで、真空断熱材２３の断熱性能低下の有無を貫通穴２４ａから目視で確認できる。

真空断熱材２３の破損の有無を確認するための貫通穴２４ａを、前述した不必要な貫通穴２４ａとは別個に設けてもよい。あるいは、前述した不必要な貫通穴２４ａを、真空断熱材２３の破損の有無を確認するために用いてもよい。

図４は、蓋断熱材２５の斜視図である。図４に示すように、本実施の形態の蓋断熱材２５は、線対称または回転対称となる外周形状を有する。例えば、蓋断熱材２５の外周形状は、１８０°回転させると自らと重なる２回対称でもよいし、１２０°回転させると自らと重なる３回対称でもよいし、９０°回転させると自らと重なる４回対称でもよい。本実施の形態であれば、蓋断熱材２５の外周形状が線対称または回転対称であることで、以下の効果が得られる。例えば、蓋断熱材２５の上下または左右を入れ替えたり、あるいは蓋断熱材２５を裏返したりしても、蓋断熱材２５を貫通穴２４ａに適正に取り付けることができる。それゆえ、組立時の蓋断熱材２５の上下左右などの方向性の指定を緩和でき、誤組立のリスクを低減し、断熱性能の低下をより確実に抑えることができる。特に、図示の例にように蓋断熱材２５の外周形状を円形にすることで、蓋断熱材２５の方向性の自由度がさらに高くなる。

蓋断熱材２５に、胴部断熱材２４に取り付けるときの位置決め用の目印２５ｂを設けてもよい。目印２５ｂは、上下方向あるいは水平方向を示す線でもよいし、上下左右のいずれかの位置を示す点でもよいし、文字でもよい。目印２５ｂを設けることで、誤組立をより確実に防止できる。

本実施の形態の蓋断熱材２５は、貫通穴２４ａの内周に接する凸部２５ａを有する。図示の例では、蓋断熱材２５の外周面に、周方向の位置が異なる四箇所に凸部２５ａが形成されている。蓋断熱材２５が貫通穴２４ａに嵌合すると、凸部２５ａが圧縮されて弾性変形する。本実施の形態であれば、凸部２５ａが変形することで、凸部２５ａ以外の蓋断熱材２５の主要部分の変形を抑制できる。それゆえ、圧入による蓋断熱材２５の変形が、蓋断熱材２５の断熱性能に影響することをより確実に防止できる。

胴部断熱材２４は、発泡剤を含んだウレタン原料を金型の内部に注入して発泡させることで成形されたものである。胴部断熱材２４は、表面に形成されたスキン層と、内部に形成されたコア層とを有する。ウレタン原料が成形時に金型の内壁に接することでスキン層が形成される。コア層は、スキン層で覆われた内部に位置する。コア層には、多数のセルが分散している。セルは、発泡により形成された気泡である。セル内には、発泡剤に由来する発泡ガスが閉じ込められている。発泡ガスは、空気よりも低い熱伝導率を有する。それゆえ、胴部断熱材２４は、優れた断熱性能を有する。スキン層には、セルが存在しないか、あるいはコア層よりもセルが少ない。コア層は、スキン層に覆われているので、外部に露出していない。スキン層は、セル内の発泡ガスが外部へ抜け出ることを防止する。

本実施の形態における貫通穴２４ａは、金型で成形されたものである。すなわち、貫通穴２４ａに対応した形状の突出部が金型の内部に設けられており、当該突出部の周囲にウレタン原料が充填されることで、貫通穴２４ａが形成される。そのようにして形成された貫通穴２４ａの内周面は、スキン層で覆われている。本実施の形態であれば、貫通穴２４ａの内周面がスキン層で覆われているので、コア層のセル内の発泡ガスが外部へ抜け出すことを確実に抑制できる。それゆえ、胴部断熱材２４の優れた断熱性能を長期間にわたって確実に維持できる。

これに対し、金型で胴部断熱材２４を成形した後にその一部をくり抜いて貫通穴２４ａを形成したとすると、貫通穴２４ａの内周の切断面にコア層が露出する。コア層が露出していると、コア層に含まれる多数のセル内の発泡ガスが、その露出部分から徐々に抜け出していき、発泡ガスよりも熱伝導率の高い空気でセル内が置換されていく。その結果、胴部断熱材２４の熱伝導率が上昇し、胴部断熱材２４の断熱性能が低下する。これとは対照的に、本実施の形態であれば、貫通穴２４ａの内周面がスキン層で覆われているので、セル内の発泡ガスを確実に保持することができ、胴部断熱材２４の熱伝導率の上昇を確実に防止できる。

上述した実施の形態では、胴部断熱材２４の貫通穴２４ａを蓋断熱材２５が塞ぐ例について説明したが、変形例として、発泡ポリウレタン製の上部断熱材２１あるいは下部断熱材２２に形成された貫通穴を蓋断熱材２５で塞ぐように構成してもよい。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。図５は、実施の形態２による貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１０、胴部断熱材２４、及び蓋断熱材２５を示す分解斜視図である。図５に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯機１００は、同一形状の二つの蓋断熱材２５を備える。胴部断熱材２４は、そのうちの一つの蓋断熱材２５を取り付け可能な貫通穴２４ａと、もう一つの蓋断熱材２５を取り付け可能な貫通穴２４ｂとを有する。二つの蓋断熱材２５が同一形状であるので、貫通穴２４ａに取り付ける蓋断熱材２５と、貫通穴２４ｂに取り付ける蓋断熱材２５とを区別する必要はない。それゆえ、組立作業の際の利便性が向上し、組立ミスの発生をより確実に回避できるので、断熱性能をより確実に高めることができる。図示を省略するが、貯湯式給湯機１００は、同一形状の蓋断熱材２５を三つ以上備え、その蓋断熱材２５を取り付け可能な三つ以上の貫通穴が胴部断熱材２４に形成されていてもよい。また、蓋断熱材２５とは形状が異なる別の蓋断熱材を貯湯式給湯機１００がさらに備え、当該別の蓋断熱材を取り付け可能な別の貫通穴が胴部断熱材２４にさらに形成されていてもよい。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、実施の形態３について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。図６は、実施の形態３による貯湯式給湯機１００が備える貯湯タンク１０、胴部断熱材２４、及び蓋断熱材２５を示す部分的な断面図である。この断面図は、貯湯タンク１０の中心軸に平行な平面で切断した図である。

図６に示すように、本実施の形態では、残湯サーミスタ５０から延びるリード線５１は、貫通穴２４ａを通って、胴部断熱材２４の外へ引き出されている。蓋断熱材２５の外周には、リード線５１を通す溝２５ｃが形成されている。蓋断熱材２５が貫通穴２４ａに圧入された状態では、蓋断熱材２５が変形することで、溝２５ｃが塞がる。これにより、リード線５１を胴部断熱材２４の外へ引き出す個所からの熱漏洩を抑制できるので、貯湯タンク１０の保温性能を高める上でより有利になる。図示の例では、複数の残湯サーミスタ５０から延びる複数のリード線５１がまとめられて一つの溝２５ｃに通されている。なお、溝２５ｃは完全に塞がらなくてもよく、蓋断熱材２５の圧入前に比べて溝２５ｃの内部空間が縮小すればよい。溝２５ｃに代えて、あるいは溝２５ｃに加えて、リード線５１を通す溝を貫通穴２４ａの内周に形成してもよい。蓋断熱材２５が貫通穴２４ａに圧入されると、弾性変形した蓋断熱材２５の外周部分が貫通穴２４ａの内周の溝に密着することで、当該溝が塞がれ、当該溝からの熱漏洩が抑制される。

なお、上述した複数の実施の形態のうち、組み合わせることが可能な二つ以上を組み合わせて実施してもよい。

１０ 貯湯タンク、 ２１ 上部断熱材、 ２２ 下部断熱材、 ２３ 真空断熱材、 ２４ 胴部断熱材、 ２４ａ 貫通穴、 ２４ｂ 貫通穴、 ２５ 蓋断熱材、 ２５ａ 凸部、 ２５ｂ 目印、 ２５ｃ 溝、 ３０ 外郭ケース、 ３１ 底面板、 ４０ 内部脚、 ４１ 据付脚、 ５０ 残湯サーミスタ、 ５１ リード線、 １００ 貯湯式給湯機

Claims (9)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクを覆う発泡ポリウレタン製の成形断熱材と、
   前記成形断熱材よりも硬度が低く弾性変形可能な材料で作られた蓋断熱材と、
   を備え、
   一つの前記成形断熱材は、貫通穴を有し、
   前記蓋断熱材は、前記貫通穴を塞ぐように前記貫通穴に圧入状態で取り付け可能な形状を有し、
   前記蓋断熱材は、円形であり、
   前記蓋断熱材を前記貫通穴から取り外し可能である貯湯式給湯機。
2. 前記貯湯タンクと前記成形断熱材との間に配置された真空断熱材をさらに備え、
   前記蓋断熱材を前記貫通穴から取り外すと、前記真空断熱材を前記貫通穴から視認可能となる請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記蓋断熱材は、線対称または回転対称となる形状を有する請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記蓋断熱材に、前記成形断熱材に取り付けるときの位置決め用の目印が設けられている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記蓋断熱材が発泡ポリスチレン製である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記蓋断熱材は、前記貫通穴の内周に接する凸部を有し、
   前記蓋断熱材が前記貫通穴に嵌合すると前記凸部が変形する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
7. 同一形状の前記蓋断熱材を複数備え、
   前記同一形状の前記蓋断熱材を取り付け可能な前記貫通穴が前記成形断熱材に複数設けられている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
8. 前記貯湯タンクの表面に配置された温度センサと、
   前記温度センサから前記貫通穴を通って前記成形断熱材の外へ延びるリード線と、
   をさらに備え、
   前記リード線を通す溝が前記蓋断熱材の外周または前記貫通穴の内周に形成され、
   前記蓋断熱材が前記貫通穴に取り付けられると前記蓋断熱材が変形することで前記溝が塞がる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
9. 前記成形断熱材は、表面に形成されたスキン層と、内部に形成されたコア層とを有し、
   前記貫通穴の内周が前記スキン層で覆われている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。

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